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关于碱性蚀刻废液的应用研究
摘要 :印制电路板制造过程中能够产生一种大量的含铜废液,即碱性蚀刻废液,而对这种工业废水的回
收处理和再利用具备可观的经济收益和深远的环保意义。本文梳理了碱性蚀刻废液处理及回收有用部分的工艺
流程、技术特点和产品质量,综合比较了不同处理路径的优势和劣势,简要介绍了沉淀母液里面少量铜离子的
去除办法,即让它再生回用于碱性蚀刻液的连续生产。碱性蚀刻废液的再生利用能够提高生产效率,起到节约
资源和保护环境的作用,也符合可持续的科学发展观。
关键词:碱性蚀刻废液;铜的回收;综合利用
1.概述
碱性蚀刻废液是多层印制电路板(PCB)外层电路图形制作过程及纯锡印制电路板蚀刻过
程中产生的一种碱性含铜废水,其大致组成为 CuCl 、NH Cl 和 NH ·HO,其中铜元素的浓度为
2 4 3 2
140~160 g/L,pH 为 8.0~8.5,密度约为 1.2 g/mL[1]。如果作为废水对外排放,碱性PCB 废液
对河流、土壤等环境造成严重的危害且时间久、消解难,同时也造成巨大的资源浪费。伴随着
电子产业的逐步扩大,碱性蚀刻废液的排放速率正逐年增加,对环境的危害也随之越来越大。
从上世纪年七十年代以来,学者及工程师们均深入探索 PCB 废水的净化技术以及走向实际
[2,3] [4]
工业化。迄今为止,已然提出并投入工业化的有诸如金属置换法 ,酸碱中和法 和溶剂萃
取电解沉积法[5,6]之类的技术手段。本文主要进行文献整理,综合分析比较各种碱性蚀刻废水
的处理技术以及相关具有一定典型性的工艺,就资源循环回收利用这一方面,综述了数类以碱
性 PCB 废水为原料生产铜的技术路线。除此之外,在分离含铜溶液之后,将母液重新加工得到
碱性 PCB 液,不仅能够制取丰富的 NH Cl,而且能够降低废液的外排,给与 PCB 厂家经营人员
4
一定的技术指导。
2.碱性蚀刻废液处理方式
目前,碱性蚀刻废液主要有三种处理方式,即在线(on-line)方式、进线方式 (in-line)和
线外(off-line)方式等[1]。分别用在线流程、进线流程和线外流程来进行描述,如图 1 所示。
图 1 碱性蚀刻废液处理流程
在线流程一般选取溶剂萃取工艺,它可以和 PCB 制造主流程组装成一个整体化流程,处理
过程与生产过程进行耦合,可以在一个地点同时进行。经过溶剂萃取所获取的含 Cu 溶液里面
的 Cu 元素的质量分数其实并不算高,在通过工艺控制等手段之后能够循环回流至碱性蚀刻主
流程。反萃取液一般能够通过电解沉积工艺或者是结晶工艺进行加工,其可最终制备得到 Cu
及其无机酸盐类。通常来说,经过电解沉积这个工艺来制备 Cu 是最佳选择,能够显著提高目
标产物的经济价值。
就现有工业化案例而言,离线工艺一般选取两类技术手段,其一为通过增添碱性溶液以制
备 CuO[7],通常称之为碱化法,其二为选择和酸性 PCB 废水进行混合发生中和反应制备
Cu(OH)Cl 及 CuSO4[4],即酸碱中和法。既然将其称为离线工艺,也就是说这些技术手段都是位
于单独的制造工厂里面实施操作的。迄今为止,酸碱中和法仍然不失为离线处理 PCB 废水的最
佳选择。
进线流程一般采用铝粉置换法和高压氢还原法[3]。由于诸多技术限制,这两种工艺并未得
到工业应用,故进线流程在此不做讨论。
2.1 在线流程
在 PCB 制造进程里面,铜离子的含量会越来越高。以期使蚀刻速度稳定在较佳的水平,有
必要持续向外释放一定量的废液,同时也需要向其中增添一定量的子液,即 NH -NH Cl 水溶液。
3 4
该工艺路线如图 2[1]。
图2 碱性蚀刻废液溶剂萃取流程
这个工艺含有两个萃取工序以及一个反萃取工序。第一段萃取工序里面,碱性 PCB 废水先
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